气象局启动第六代超级电脑建置，3年用15亿元打造10PFlops等级超级电脑

为改善我国气象预报能力，中央气象局今年将启动下一代超级电脑建置，将分三年、三阶段建置第六代超级电脑，最快明年初就会开始使用，未来三阶段建置完成之后，总效能将达10PFlops，为现有超级电脑的7倍以上。气象局近期向行政院呈报的高速运算电脑未来规划案，未来气象超级电脑目标将朝150PFlops前进。

天气预报准确度成为对抗全球极端气候的重要手段

行政院长苏贞昌近期在院会中听取中央气象局高速运算电脑规划案时指出，全球极端气候，致灾性的寒流、洪水造成许多国家损失，精准天气预报仰赖高速运算求得数值解，才能提升气象预报的效能。行政院在2019年8月核定4年投入29亿元于气象资讯智慧应用计划，加强气象资讯与-、产业、民众生活的连结，去年再核定气象资讯基础建设计划，以3年15亿元经费，建置新一代高速运算电脑，让未来气象预报能够定时定点定量，甚至朝更长的预报时效目标迈进。让-和民众面对气候变迁，能获得即时又精确的气象资讯，达到防灾、减灾的效果。

“气象局致力强化数值天气预报效能，是未来提升天气、气候预报、气象服务技术的重要关键”，苏贞昌表示，因此，气象局应规划提出长期、稳定、具竞争力的高速运算电脑计划，由科技部、国发会、行政院主计总处协助外，也加强国际合作、与各部会的协助，强化气象资讯在民生、防灾的应用。

中央气象局长郑明典表示，气象局采购高速运算电脑目的是，做好数值天气预报。他以今年8月初卢碧台风预报为例，若未进一步比较细节，预报降雨与实际降雨，两者在分布型态与极端值几乎相近。相较于过去，现代的电脑气象预报更进步，各国的预报不断更新，目前我国在运算能力上已有些落后，行政院去年已核定3年15亿元建置新的高速运算电脑。

郑明典指出，未来的天气预报应用趋势，预报的时间将会愈来愈长，特别是气候变迁领域的应用，电脑运算的需求非常庞大，以今年初的干旱为例，经常用到数个月的短期气候预报，目前的展期天气预报，提供10天的天气预报，未来可望拉长至14天，以及乡镇天气预报等等，这些都需要更快的电脑。过去依赖经验，最多可预报三天气象，而现在气候变迁，以前所未发生的极端天气，都需要仰赖高速电脑，需要长期、稳定、具竞争力投资。

今年8月虑碧台风，左侧为气象预报降雨分布情形，和右边实际降雨分布大致相近（资料来源：气象局）：

气象局今年启动第六代超级电脑建置

在导入电脑化作业之前，气象预报是由人工将各地的气象观测资料填入气象图表，描绘气象观测图，再以数学公式计算气象预测结果，因资料量不足、人工容易错误，导致预报不够准确。而后气象局推动电脑化作业，在1983至1989年间开始建置第一代超级电脑，不断汰换至今，已发展至第五代超级电脑，计算效能从最初的200MFlops，扩展至GFlops、TFlops，到突破PFlops。由于气象观测资料更为密集，加上超级电脑计算能力不断提升，提高数值天气预报分辨率，目前已能提供全国368乡镇，未来48小时每3小时一次的天气预报资讯。

目前，气象局用于气象预报的第五代超级电脑是在2012年，由富士通所打造，采用当时曾获全球500大超级电脑第一的富士通超级电脑“京”商用技术建置，为减轻-预算负担，分三年三阶段建置超级电脑，最终系统是由8柜FX-10与7柜的FX-100所组成，其中的FX-10的单柜效能为20.385TFlops，效能比单柜达217.8TFlops的FX-100来得低，FX-100使用32核心的SPARC64 XIfx处理器，7柜FX-100合计达到1481.04TFlops，相当于1.46PFlops。 

由于气象局每代的超级电脑使用周期约6到8年，超级电脑已面临汰换阶段，因此，气象局今年以10亿元对外招标建置第六代超级电脑，甫于10月初决标公告，仍由富士通得标，将以“京”超级电脑的下一代，去年至今仍位居全球500大超级电脑第一名的超级电脑“富岳”（Fugaku）技术，“富岳”为日本理化学研究所（RIKEN）与富士通合作打造的新一代超级电脑，“富岳”采用Arm架构的48核心的A64FX处理器，对是全球首个登上500大超级电脑第一名的Arm架构超级电脑。

富士通推出“富岳”的商用技术推出PRIMEHPC FX1000，并将用在气象局的第六代超级电脑上。根据富士通官网的说明，FX1000采用与“富岳”相同的Arm架构2.2GHz时脉的AF64X处理器，单一机柜最多可有384个节点，每个节点搭载一处理器，利用水冷技术散热。

PRIMEHPC FX1000：

总效能达10PFlops，可望入500大超级电脑

如同先前的第五代超级电脑一样，第六代也将分为三年、三期建置，第一期预计在今年底完成，明年初进行稳定测试，并且开始上线使用，预估第一期效能可达2PFlops，至于第二、三期预估再分别增加4 PFlops，2023年完成整个第六代超级电脑建置工作，最终的总效能将达到10PFlops，较第五代超级电脑提升7倍以上。

以今年6月公布的全球500大超级电脑排名来看，日本的富岳仍居第一名，总效能超过430PFlops，足足是第二名的美国Summit超级电脑近3倍，而台湾的国网中心台湾杉3号则以超过2PFlops位居第227名。气象局第六代超级电脑最快明年初完成第一期建置后，可望挤进全球500大超级电脑排名。

气象局的第六代超级电脑将建置15个FX1000机柜，此外，因应AI、HPC的运算趋势，将由富士通建置数柜采用Nvidia的GPU，但目前建置的柜数尚未确定。因应GPU运算应用兴起，气象局计划让原本仰赖CPU运算的数值天气预报，未来能多利用GPU加速运算，提升气象预报能力。此外，也会开放与气象局合作的相关学研单位运用第六代超级电脑的算力。现有的第五代超级电脑将会退役，并依照超级电脑输出限制谨慎处理。

未来第六代超级电脑上线后，将提升数值气象预报的分辨率。以全球模式为例，将从现在的25公里分辨率缩小至10公里；区域模式则从现在的3公里，进一步缩小至1公里。天气预报分辨率提升，有助于大范围地区气候发展或小区域的天气预报准确性。

而在第六代超级电脑之后，气象局已规划再下一代的气象超级电脑发展蓝图，预计未来从2024年起争取10年50亿元经费，将高整运算电脑计算能力由10PFlops再提高至150PFlops，将大幅强化气象局对全球、区域、气候、海象等数值天气预报的时、空分辨率，提高预报的准确度。